Mulitisim仿真技术在《电工电子技术》课程教学中的应用

• 71
•
Multisim是一款基于SPICE标准的电路仿真软件，可以完成各种类型电路的仿真分析，广泛应用于模拟、数字和电力电子领域的教学和研究。

本文针对应用型本科人才的培养方针，结合Multisim电路仿真技术，探讨了电类专业《电工电子技术》课程的理论教学和实践教学两个方面的一些改革措施，主要探讨了Multisim在教学内容、教学方法、以及教学手段等方面的应用前景。

《电工电子技术》课程是电类专业一门必修的专业基础课程，该课程注重理论和实践相结合，但由于该课程抽象概念比较多，电路模型复杂多变，同一个元器件在不同应用领域有不同的电路模型，使得该课程的教学内容比较抽象，学生对电路理论理解比较困难，由于理论基础不高，实际问题解决能力也比较差。

针对应用型本科人才的培养方针，如何将理论教学中抽象的概念直观的呈现出来，在实践教学中提高学生的实际动手能力，是该类课程教学改革的关键。

由于电工电子相关的实验仪器和实验器材成本较高，实验室很难做到每个学生一套实验设备，因此教学实践环节显得薄弱。

针对上述问题，本文结合现代化EDA技术——Multisim电路仿真技术，在该课程的理论教学和实践教学的教学改革方面作了一些探究。

1 Multisim
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司开发的基于SPICE标准的电路仿真工具，适用于各种类型电路的仿真设计工作。

它支持多种输入方式形式，包括电路原理图输入形式和各种硬件描述语言输入形式，具有强大的电路仿真分析能力。

目前最新的Multisim软件版本是Multisim14.2。

该软件将直观的原理图搭建与强大的仿真功能结合起来，可以帮助用户快速、轻松、高效地设计和验证电路。

Mul-tisim14.2集成了业界标准的SPICE仿真以及交互式电路图环境，其直观的界面可帮助教育工作者强化学生对电路理论的理解，高效地记忆工程课程的理论研究人员和设计人员可借助Multisim14.2减少PCB的原型迭代，并为设计流程添加功能强大的电路仿真和分析，以节省开发成本，适用于模拟、数字和电力电子领域的教学和研究。

Multisim 14.2包含了55000多个经制造商验证的组件和型号以及20个分析函数，可以自定义的图形化用户界面，可重新排列多图纸设计，支持电路标注和原理图注解，支持完全混合模式的A/D仿真，增强的模型支持，增强绘图器视觉化功能，RF设计模块组件无限制等等，适用于高级研究和电路设计。

2 理论教学探究
在理论教学内容方面，制作一套基于Multisim仿真软件的多媒体课件，通过MultiSim软件引入相关理论的仿真图形和数据，让学生深入的理解新的电路理论和解题思路。

在理论教学方法方面，除了采用多媒体课件讲授之外，增加了Multisim实例演示环节，通过演示，可以清晰快捷地观察到电路各个节点的电压和各个支路的电流等电路参数，然后由老师讲解如何通过理论计算得到这些电路参数，学生带着问题主动探求现象背后的电路原理，教学效果明显提高。

在理论教学手段方面，除了传统的PPT讲解和板书之外，增加了MultiSim实例演示环节，在演示过程中还可以根据需要随时修改电路，产生不同的电路效果，从而拓宽了学生知识面，加深了对电路工作原理的理解。

3 实践教学探究
实践教学内容方面，首先制定了一套“仿真—实操”式的实验指导方案，在进行《电工电子技术》实验前，学生在计算机上进行Multisim仿真实验，按照实际实验流程将实验内容在Multi-sim仿真软件上预先操作一遍，然后再到实际实验平台上进行操作实验。

并将实际实验数据与仿真实验数据进行比较分析，如果两者比较结果有较大出入时，通过理论分析并可以随时在计算机仿真软件上进行分析验证，有利于更方便快捷的解决实际问题，从而指导了实际实验操作；其次还制定了一套基于Multisim仿真软
Mulitisim仿真技术在《电工电子技术》
课程教学中的应用
安徽工程大学电气工程学院 张肖强
芜湖职业技术学院信息工程学院 郑辛星
• 72
•
件的电工电子综合设计题目，综合设计题目为专业大赛和毕业设计中常用电路设计，对学生所学的电路知识进行综合应用的考核。

在实践教学方法方面，首先增加了MultiSim 仿真环节，测试所设计电路的功能以及相关工作波形等相关参数，在实际操作之前发现电路工作中可能存在的问题，并对实验电路进行必要的修改和调整，既可以保证实验安全，又可以减少电路设计错误给实际电路调试带来时间和原材料的浪费；其次在进行综合设计时，注重新器件和新电路技术的应用，拓展了学生设计思路，提高学生创新意识。

在实验教学手段方面，首先除了电路的MultiSim 仿真实验和实物实验之外，增加了基于“故障—分析”式的实验环节，在对电路仿真实验过程中设置一些常见的电路故障设置，由学生来解决，提高学生实际电路问题解决能力，扩宽学生知识面，激发学生学习的主动性。

电路故障设置是传统实物实验平台的禁区，电路故障容易造成实验平台的电路损伤，甚至发生人员安全事故，而在虚拟仿真平台中，故障设置是一件非常容易的事情，并不会造成电路和操作人员的安全事故，是一种安全的人为故障。

4 结语
本文针对现有《电工电子技术》课程教学模式存在理论教学难点多，实践环节较薄弱等问题，结合现代EDA 技术，建立了一个理论与实践相结合、软实验与硬实验相结合的《电工电子技术》教学平台，培养学生的创新意识和提高学生的综合设计能力。

基金项目：安徽工程大学校级本科教学质量提升计划项目（项目编号：2018jyxm47）；芜湖职业技术学院校级教学研究项目（项目编号：WZ[2013]jy14）；安徽高校自然科学研究重点项目（项目编号：KJ2019A0983）。

作者简介：
张肖强（1981—），男，山东招远人，博士，现供职于安徽工程大学，研究方向：专用集成电路设计。

郑辛星（1982—），女，陕西西安人，硕士，现供职于芜湖职业技术学院，研究方向：电子技术应用。

本文介绍了PLC 控制系统在无人值守天车中的实际应用，简单描述了系统的配置与控制方案，采用高精度三维定
位技术，运用PLC 和变频器控制实现了无人值守天车自动运行的高精度定位，并采用了摆角控制系统抑制主钩在自动运行时的角度。

实现了无人值守天车系统的精确定位和快速地平稳运行。

1 简介
天车设备以其起升重量大、搬运方便快捷等优势广泛应用于我国工矿生产、物流运输等大型企业中，但是传统的天车系统操作多是采用继电器、接触器控制变频器输出，天车的控制精度与效率往往取决于天车工的操作技能，在进行天车作业时定位精度不高，效率较低，运行过程不平稳，从而制约了生产效率。

唐钢高强汽车板在中间库项目
唐山钢铁集团微尔自动化有限公司 娄 颖
自动化技术在天车无人值守系统中的应用
中共有5台天车，以实现酸轧步进梁下线、倒库与酸洗及镀锌线步进梁上线功能，为适应现场的需要每台天车由多种控制模式可选择，在高效的的自动控制模式下，先进的自动化控制技术尤为重要。

在设计上对传统的天车系统进行了全面改造，添加了计划层、控制层、执行机构等基础层，计划层通过系统分析生成调度指令，并将计划工单下达到控制层来自动控制天车的运行，从而达到无人化驾驶的目的。

该系统目前运行平稳，即提高了人均劳动效率又为企业降低了成
本。

2 无人化天车的系统结构与控制方案
2.1 天车系统结构
每台天车由一套西门子S7-300PLC 构成中央控制器，通过无线IP 与地面二级服务器通讯，三维定位包括X 轴的大车激光测距、Y 轴的小车激光测距、以及Z 轴的主钩旋转编码器测距。

在主钩上装有角度仪，分别对X 轴、Y 轴角度进行检测，再将角度数据传送给摆角控制器，通过PLC 的控制进行角度调节。

天车大、。